论文传递¦孟凡衍, 贾琪, 陈仁朋, 陈曈, 程红战 .软黏土地层盾构隧道底部注浆抬升量计算方法(2024-11)

文摘   科学   2024-12-29 09:01   江西  
论文引读与观点概要


软黏土地层盾构隧道不均匀沉降问题普遍[1-2],部分工程出现列车降速运行、停运加固等问题,严重影响列车运营安全及隧道结构服役寿命。下方地层注浆是盾构隧道过大沉降治理的常用技术手段。然而,注浆扰动地层产生超孔压,注浆结束后超孔压消散引起地基固结和隧道沉降,导致最终抬升量小于注浆过程中的抬升量峰值。例如,为调控上海地铁2号线某区间过大沉降,在隧道下方采取分阶段微扰动注浆,各注浆阶段结束后隧道均发生明显沉降,最终抬升量相比抬升量峰值减少53%[3]。           

目前,工程案例的注浆参数选取主要依赖经验,缺乏定量预测方法。例如,上海地铁2号线盾构隧道下卧地层注浆最大抬升量为10 mm,隧道抬升量与总注浆体积的比值大约为1︰40 mm/L[4]。盾构隧道注浆抬升过程本质上是注浆使隧道下卧地层隆起,产生竖向抬升力,进而导致隧道抬升。根据地层-隧道相互作用的两阶段分析方法[5-6],该过程隧道抬升量与地层隆起变形和基床系数相关。同时,软黏土地层注浆引起的超孔隙水压力分布与土体结构性密切相关。例如,刘维正等[7]利用考虑软黏土结构性损伤的柱孔扩张模型开展分析,结果表明:土体结构性越强,柱形孔孔壁处的超孔压越大且沿径向衰减越快。因此,考虑到不同地区软黏土在基床系数和结构性相关参数(如灵敏度和屈服应力比)等影响注浆抬升效率方面存在较大差别,各地区经验很难适用其他地区。除此之外,目前鲜有下方注浆引起的隧道抬升-沉降计算方法。付艳斌等[8]假定隧道侧下方注浆体为圆柱体,将圆形隧道通过面积等效为正方形,建立了盾构隧道注浆抬升量计算模型,但并未考虑注浆后地基固结沉降引起的隧道再沉降。因此,有必要提出软黏土地层注浆引起的上覆盾构隧道抬升量与沉降量计算方法,探明影响盾构隧道抬升效率的主要因素,为软黏土地层盾构隧道的注浆抬升提供参数支撑。           

针对软黏土地层盾构隧道注浆抬升问题,综合运用源汇法、圆柱孔扩张理论和隧道-地层相互作用理论,提出了盾构隧道底部注浆抬升量-沉降量两阶段计算方法,并应用于实际案例。通过参数分析,探讨了注浆参数、地层参数与隧道参数对盾构隧道注浆抬升效率的影响规律。研究成果可以为软黏土地层盾构隧道注浆抬升预测与控制技术提供支撑。

  结 论

围绕软黏土地层盾构隧道注浆抬升问题,提出了考虑土体结构性的盾构隧道底部注浆抬升量-沉降量两阶段计算方法,得到2点结论。           

(1)本文计算方法应用于宁波地铁2号线隧道过大沉降区段注浆抬升工程,计算得到的最终抬升量纵向曲线与实测曲线趋势基本吻合。实测结果在抬升区段略小于计算值且曲线更加平缓,主要是因为抬升前隧道内部钢支撑加固提高了其结构刚度。           

(2)隧道最终抬升量及抬升效率与基床系数、注浆体积正相关,与地层结构性负相关。同时,随隧道埋深比增大,注浆治理区域内的隧道最终抬升量减小,抬升效率基本不变。

 
  


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《岩土工程学报》2024年第11期全文阅读


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